Vereinfachtes Bemessungsverfahren für thermische Einwirkungen von Stützen in Stahlbauweise

Herrn Prof. Dr.-Ing. Peter Schaumann zum 65. Geburtstag gewidmet
In DIN EN 1991-1-2:2010 [1] ist aktuell ein vereinfachtes Verfahren enthalten, das die Berechnung von thermischen Einwirkungen von Bauteilen bei lokalen Bränden ermöglicht. Auf der Grundlage der Arbeiten von Heskestad und Hasemi kann für lokale Brände die Berechnung der Temperaturen im Feuer-Plume und des Netto-Wärmestroms im Bereich der brandbeanspruchten Bauteile im Deckenbereich (Ceiling Jet) vorgenommen werden. Das vereinfachte Verfahren wurde durch experimentelle Untersuchungen validiert und hat sich in der Anwendung bewährt. Im Zuge der Novellierung von EN 1991-1-2 Anhang C soll das vorgenannte Verfahren um neue analytische Bemessungsansätze erweitert werden. Der Vorschlag sieht vor, Netto-Wärmeströme von brandbeanspruchten (vertikalen) Bauteilen, die in Bezug auf die Flammenachse des lokalen Brands versetzt angeordnet sind, zu berechnen. Im Rahmen eines DIBt-Forschungsvorhabens [2] wurde die Plausibilität und Anwendbarkeit des erweiterten Bemessungsverfahrens geprüft. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Vereinfachungen und die Anwendung des erweiterten Bemessungsverfahrens für Stahlstützen unter lokaler Brandbeanspruchung gezeigt. Ferner wird eine Validierung anhand von Vergleichsrechnungen zwischen den Ergebnissen des Bemessungsverfahrens, Simulationsergebnissen mit dem CFD-Modell Fire Dynamics Simulator sowie anhand von Messdaten realer Pool- und Holzkrippenbrände vorgenommen.

Simplified design methods for steel columns under localised fire
DIN EN 1991-1-2:2010 [1] currently contains a simplified design method that allows the calculation of thermal effects under localised fires. Based on the work of Heskestad and Hasemi, the temperatures in the fire plume and the net heat flux in the ceiling area (Ceiling Jet) of structural elements under localised fires can be calculated. The design method have been validated by experimental investigations and have proven themselves in application. In the Draft of EN 1991-1-2 Annex C, the mentioned design method are to be extended by new analytical design approach. The new design approach calculates the net heat flux of structural elements (vertical) which are offset to the flame axis of the localised fire. Within the scope of a DIBt research project [2] the plausibility and applicability of the new design approach was tested. In this article the simplifications and the application of the new design approach for steel columns under localised fire are shown. Furthermore, a validation is carried out on the basis of comparative calculations between the results of the new design approach, simulation results with the Fire Dynamics Simulator as well as measurement data of real pool and wood crib fires.